BRPI0814104B1

BRPI0814104B1 - embreagem hidrodinâmica

Info

Publication number: BRPI0814104B1
Authority: BR
Inventors: Hoffeld Harald
Original assignee: Voith Patent Gmbh
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2019-12-10
Also published as: RU2465494C2; DE102007032212A1; RU2010104676A; AU2008274613A1; UA102524C2; BRPI0814104A2; EP2140161B1; CN101688570A; CN101688570B; EP2140161A1; WO2009007062A1; US20100282559A1; US8601803B2

Abstract

embreagem hidrodinâmica a presente invenção invenção refere-se a uma embreagem hidrodinâmica com enchimento constante ou variável de meio de trabalho, com uma roda de bomba compreendendo um conjunto de pás de roda de bomba e com urna roda de turbina compreendendo um conjunto de pás da roda de turbina. a roda de bomba e a roda de turbina formam uma câmara de trabalho toroidal que pode ser preenchida com meio de trabalho a fim de transmitir o torque, com um reservatório para receber o meio de trabalho da câmara de trabalho, sendo que o reservatório comunica-se com a câmara de trabalho para conduzir o meio de trabalho. para aumento do torque transmitido, o meio de trabalho pode ser conduzido do reservatório para a câmara de trabalho, para diminuir o torque transmitido, pode ser conduzido da câmara de trabalho para o reservatório. a embreagem hidrodinâmica caracterizase pela relação dos volumes da câmara de trabalho e da montagem da embreagem hidrodinâmica, superior a 0,26, sendo que o volume da montagem da embreagem hidrodinâmica é definido pelo volume do cilindro de diâmetro constante, cujo diâmetro externo corresponde ao diâmetro externo máximo da embreagem e cujo comprimento axial cor responde à extensão axial máxima da embreagem hidrodinâmica.

Description

Relatório Descritivo da Patente cie Invenção para: " EMBREAGEM HIDRODINÂMICA". A presente invenção refere-se a uma embreagem hídrodínâmica com enchimento constante e variável, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. 0 técnico diferencia entre embreagens hidrodinâmicas com enchimento constante e embreagens que podem ser preenchidas e esvaziadas. Ao passo que nas embreagens mencionadas por último o meio de trabalho é colocado ou esvaziado a partir de um circuito externo para dentro da câmara de trabalho da embreagem, em dependência do estado de enchimento desejado, nas embreagens primeiramente mencionadas, o meio de trabalho permanece sempre dentro da embreagem. Isso causa duas dificuldades construtivas.

Primeiro, dentro da embreagem precisa ser previsto um reservatório que recebe o meio de trabalho que devido ao estado operacional desejado não deve permanecer na câmara de trabalho. Além disso, o meio de trabalho aquecido em virtude de fricção de fluido não pode ser esfriado em um trocador de calor externo que normalmente é disposto no circuito externo do meio de trabalho das embreagens que podem ser preenchidas e esvaziadas. 0 reservatório mencionado requer espaço construtivo dentro da embreagem, tornando necessárias providências para dissipar o calor do interior da embreagem.

As embreagens hidrodinâmicas com enchimento constante são sujeitas a exigências maiores quanto ao seu rendimento.

Isto significa, com elas o rendimento de acionamento maior possível deve ser transmitido sem desgaste de uma máquina de trabalho para outra máquina de trabalho. Ao mesmo tempo, em muitas áreas de uso o espaço construtivo disponível para a embreagem hidrodinâmica é limitado. Embreagens convencionais ainda não atendem a essas exigências de maneira suficiente.

Portanto, a presente invenção tem a tarefa de fornecer uma embreagem hidrodinâmica com enchimento constante ou variável que .diante de embreagens convencionais oferece a possibilidade de, mesmo com o volume construtivo não ampliado, transmitir um rendimento de acionamento maior.

Esta tarefa é solucionada com uma embreagem hidrodinâmica com as características da reivindicação 1. As reivindicações dependentes apresentam aprimoramentos especialmente vantajosos da presente invenção. A embreagem hidrodinâmica, de acordo com a presente invenção, apresenta uma câmara de trabalho toroidal formada por uma roda de bomba e uma roda de turbina que estão opostas uma à .outra. Dentro da embreagem é previsto um reservatório que está em ligação condutora com a câmara de trabalho, de modo que o meio de trabalho possa ser conduzido do reservatório para a câmara de trabalho e da câmara de trabalho para o reservatório. A embreagem hidrodinâmica apresenta um volume de montagem que é determinado por sua extensão espacial. 0 volume de montagem no sentido da presente invenção é definido com a ajuda de um volume de cilindro com um diâmetro externo constante, sendo que o diâmetro externo do volume de cilindro corresponde ao diâmetro externo máximo (DA) da embreagem hidrodinâmica, e o comprimento axial do volume de cilindro é igual à extensão axial máximo SAX da embreagem hidrodinâmica. De acordo com a presente invenção, a relação entre o volume da câmara de trabalho da embreagem hidrodinâmica e o volume de montagem é de, no mínimo, 0,26. Em particular, a relação do volume da câmara de trabalho da embreagem hidrodinâmica para o volume de montagem da embreagem é superior a 0,26 e fica, por exemplo, na faixa entre 0,26 e 0,5, especialmente, na faixa entre 0,26 e 0,40 ou 0,30.

Além disso, é especialmente vantajoso que a relação do volume do reservatório para o volume da câmara de trabalho da embreagem hidrodinâmica seja, no mínimo, igual a 0,185, em particular, superior a 0,185. Com vantagem, esta relação pode estar na faixa de 0,185 a 2,5, com vantagem especial, na faixa de 0,185 a 0,190. A fim de obter este volume da câmara de trabalho claramente maior em comparação com as embreagens convencionais em relação ao volume total da embreagem hidrodinâmica, é especialmente vantajoso executar a relação do diâmetro de perfil para o diâmetro externo da embreagem superior a ou igual a 0,89. O diâmetro de perfil DP significa para o técnico o · diâmetro externo do perfil da pá, onde, via de regra, este diâmetro é o mesmo na roda de bomba e na roda da turbina.

Tal relação de diâmetro de perfil para o diâmetro externo pode ser obtida, por exemplo, pelo fato de que o diâmetro externo da embreagem hidrodinâmica é de 556 mm, e o diâmetro do perfil é de 500 mm.

Reservatório no sentido da presente invenção é o espaço dentro da embreagem hidrodinâmica que recebe aquele meio de trabalho dentro da embreagem hidrodinâmica que não se encontra na câmara de trabalho. A câmara de trabalho, no caso, é definida precisamente pelo volume formado pelos espaços entre as diversas pás da roda da bomba e da roda de turbina, visto em direção circunferencial, complementado pelo volume anelar, entre as pás da roda de bomba e da roda da turbina, visto em direção axial. O reservatório, portanto, é livre de pás e pode estar disposto dentro da embreagem hidrodinâmica completamente ou parcialmente de modo radial dentro da câmara de trabalho. De acordo com uma execução que será descrita mais adiante com referência à figura, o reservatório que é disposto por completo radialmente dentro da câmara de trabalho desemboca diretamente na circunferência radialmente interna da câmara de trabalho, por exemplo, no segmento axial da roda da turbina.

Adicionalmente à câmara de trabalho e ao reservatório podem ser previstos outros espaços ou câmaras dentro da embreagem hidrodinâmica, ou fora da mesma. Por exemplo, podem ser previstas uma ou várias câmaras retardadoras com um tamanho predefinido especialmente radialmente dentro da câmara de trabalho. Também é possível prever adicionalmente outra câmara retardadora ou de uma maneira geral, um espaço anelar para receber o meio de trabalho, parcialmente ou completamente de modo radial fora da câmara de trabalho. Por exemplo, chamamos a atenção para o pedido de patente europeu 0 208 122 Al, cujos espaços descritos dentro da embreagem hidrodinâmica que podem ser previstos adicionalmente ao reservatório e à câmara de trabalho, podem ser incluídos no escopo da presente invenção.

Porém, de acordo com uma execução especial da presente invenção, a embreagem hidrodinâmica apresenta exclusivamente uma câmara de trabalho, uma câmara de compensação e em especial, mas não obrigatoriamente, um espaço remanescente entre a caixa da embreagem hidrodinâmica e o lado traseiro da roda de pás cercada por ela que gira com um eixo de rotação operacional relativamente à caixa, que pode ser preenchido com meio de trabalho. A presente invenção pode ser usada tanto em embreagens hidrodinâmicas com acionamento por roda de engrenagem interna e também em embreagens hidrodinâmicas com acionamento por roda de engrenagem externa. Em embreagens hidrodinâmicas com acionamento por roda de engrenagem interna, cada roda de pás é acionada especialmente por meio de um eixo de transmissão que é cercado pela caixa de embreagem junto com a roda de pá, então disposta no lado da saída. Em embreagens hidrodinâmicas com acionamento por roda externa, o fluxo da potência é exatamente oposto. Dessa forma, a roda externa, à qual via de regra é conectada a caixa, é acionada por uma máquina de acionamento, e a roda interna cercada pela roda externa e a caixa é disposta no lado de saída. : · A grande relação de volume da câmara de trabalho descrita em relação ao volume total, com vantagem é alcançada pelo fato de que o diâmetro interno de perfil DI em relação ao diâmetro de perfil DP é inferior a 0,5, em particular inferior ou igual a 0,485. Isto significa que a altura de perfil (DP - DI) / 2 é relativamente grande, devido ao que é obtida uma redução de deslize por meio de um aumento de volume. Além disso, outra redução de deslize pode ser obtida pelo fato de que também a profundidade de perfil T/DP é aumentada em comparação com embreagens convencionais. Em especial, a relação da profundidade de perfil T em relação ao diâmetro de perfil DP é maior do que 0,16, com vantagem especial, é maior ou igual a 0,165. O inventor concluiu ainda que, para aprimoramento da presente invenção, é vantajoso que o número das pás seja reduzido em comparação com as embreagens hidrodinâmícas conhecidas com enchimento constante e volume total comparável. O valor ótimo da solicitação para um deslize nominal menor está em um número de pás menor. Este deslize nominal menor é alcançado através da redução do deslize descrito em virtude do aproveitamento otimizado do espaço construtivo. Com vantagem especial, a roda de bomba e a roda da turbina não possuem o mesmo número de pás. Em especial, a roda de bomba apresenta uma pá a mais do que a roda da turbina.

Devido à realização de acordo com a presente invenção de uma embreagem hidrodinâmica com enchimento constante pode ser alcançada uma capacidade de transmissão de potência claramente maior da embreagem hidrodinâmica, em especial por meio do aumento da câmara de trabalho e do reservatório, mantendo-se as mesmas dimensões externas da embreagem. A seguir será descrita detalhadamente uma execução construtiva especialmente vantajosa da embreagem hidrodinâmica de acordo com a presente invenção. A figura 1 mostra uma execução desse tipo em uma seção transversal axial, sendo que na metade inferior é mostrada uma embreagem hidrodinâmica convencional com preenchimento constante, e na metade superior é mostrada uma embreagem hidrodinâmica de acordo com a presente invenção.

Conforme se constata ímedíatamente, as dimensões de montagem da embreagem hidrodinâmica aperfeiçoada de acordo com a presente invenção correspondem às dimensões de montagem da embreagem hidrodinâmica convencional.

Observa-se uma roda de bomba 1 e uma roda de turbina 2 que juntas formam uma câmara de trabalho 3. Também é visível um reservatório 4 que serve como espaço coletor para o meio de trabalho que não é necessitado na câmara de trabalho. O reservatório estende-se ao longo da direção axial da embreagem hidrodinâmica por completo radialmente dentro da câmara de trabalho 3. Precisamente, visto em direção axial, o reservatório 4 estende-se a partir do centro da roda de turbina 2 até para além da câmara de trabalho 3 disposta na roda de bomba 1, até uma distância predeterminada com relação à extremidade axial da embreagem hidrodinâmica que é de, por exemplo, 10 mm, em geral entre 5 e 20 ram, com vantagem especial, entre 8 e 12 mm. A roda de bomba 1 junto com a caixa 1.2 cerca a roda de turbina 2. Nisso, a roda de bomba 1 e a caixa 1.2 juntas formam um rotor de acionamento 1.1. Conforme é mostrado, a roda de bomba 1 pode ser aparafusada de tal modo com a caixa 1.2 que cercam um espaço oco contínuo, onde, por um lado, é disposta a roda de turbina 2 e que, por outro lado, abriga o reservatório 4. A roda de bomba 1 porta uma multiplicidade de perfis de pás, também denominadas de conjunto de pás 1.3. A extensão axial máxima de um perfil de pá é denominada de profundidade de perfil T. Conforme é mostrado, o diâmetro externo do perfil é denominado de diâmetro de perfil DP, e o diâmetro interno do perfil é denominado de diâmetro interno de perfil DI. A altura do perfil resulta, portanto, da metade da diferença entre o diâmetro de perfil e o diâmetro interno do perfil. A roda de turbina 2 também porta uma multiplicidade de perfis de pás com dimensões respectivamente definidas, em geral, o conjunto de pás da roda de turbina 2.1. A roda de turbina 2 é ligada de modo resistente à rotação ao cubo da embreagem 5 por meio de parafusos. O cubo da embreagem 5. ' é executado como árvore oca que se estende axialmente através da roda de bomba 1 e da caixa 1.2. 0 cubo da embreagem 5 é parcialmente virado sobre o eixo de uma máquina de trabalho que é executada como eixo maciço e que é aparafusado ao cubo da embreagem no lado frontal. A roda de bomba 1 da execução mostrada da embreagem de acordo com a presente invenção é apoiada com um mancai radial 6 em uma primeira parte 5.1 do cubo da embreagem 5, visto em direção axial. No caso, em comparação com o respectivo mancai da embreagem convencional, o mancai 6 é menor na parte inferior do desenho mostrado. Em virtude disso, o reservatório 4 pode ser maior, cujas dimensões serão discutidas mais adiante. A caixa 1.2 também é apoiada no cubo da embreagem 5, precisamente em uma segunda parte 5.2 que segue axialmente a primeira parte 5.1, porém, que apresenta um diâmetro maior, como é mostrado. 0 mancai 7 usado para tal é um mancai axial-radial, isto significa um chamado mancai fixo. Com isso consegue-se que o mancai 6 pequeno na roda externa 1.1 não precisa absorver a força axial hidráulica, fato este que traz uma vida útil mais longa. A fim de dissipar calor suficiente do interior da embreagem para fora, a roda externa pode ser executada com aletas que aumentam a superfície. Ao mesmo tempo, tais aletas podem ser economizadas na caixa 1.2 Com vantagem especial, a roda de bomba 1, a roda de turbina 2 e a caixa 1.2 podem ser produzidas de um material de alumínio, por exemplo, de GAISI 12. A fim de aumentar a possível transmissão de torque na ligação entre a roda de turbina e o cubo da embreagem, a roda de turbina pode ser feita, por exemplo, de um material de ferro, por exemplo, GGG [fundição nodular].

Em comparação com a embreagem convencional que é mostrada na parte inferior da figura 1, o volume da câmara de trabalho foi aumentado em 50%, e o volume do reservatório também foi aumentado 50 %. Ao mesmo tempo, o diâmetro externo DA foi mantido em 556 mm, bem como a extensão axial Sax de 246 mm.

Os dados exatos podem ser obtidos das duas tabelas seguintes. DP = 500 DI/DP = 0,485 T/DP = 0,18 Reservatório / câmara de trabalho = 3,66/19,4 = 0,188 Número de pás AR =41 Número de pás IR =40 Tabela 1: Dados a execução de acordo com a presente invenção na metade superior da figura 1. DP = 487 DI/DP = 0,534 T/DP = 0,144 Reservatório / câmara de trabalho = 2,36/12,7 = 0,186 Número de pás AR =46 Número de pás IR =46 Tabela 2: Dados da embreagem convencional na metade inferior da figura 1.

Graças às providências descritas pode ser obtido um aumento de rendimento de cerca 50% mantendo-se o mesmo espaço de montagem. Em essência, isso de deve à melhoria do deslize nominal obtida graças às medidas construtivas, isto é, o deslocamento do deslize nominal para um valor menor. Em virtude do deslize nominal menor, a embreagem de acordo com a presente invenção pode ser dimensionada para um rendimento de transmissão de momento de partida claramente maior.

LISTA DE REFERÊNCIAS 1 Roda de bomba 1.1 Rotor de acionamento 1.2 Caixa 1.3 Conjunto de pás da roda de bomba 2 Roda de turbina 2.1 Conj unto de pás da roda de turbina 3 Câmara de trabalho 4 Reservatório 5 Cubo da embreagem 5.1 Primeira parte 5.2 Segunda parte 6 Mancai radial 7 Mancai axial-radial REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Acoplamento hidrodinâmico, com um conteúdo constante ou variável de fluido de trabalho contendo uma roda de bomba (1), compreendendo um arranjo de lâminas de roda de bomba (1.3), e com uma roda de turbina (2), compreendendo uma lâmina de roda de turbina (2.1), roda de bomba (1) e roda de turbina (2) formando um espaço toroidal de trabalho (3) que, para a transmissão de torque, pode ser preenchido com o fluido de trabalho, com um espaço de armazenamento (4) para receber fluido de trabalho do espaço de trabalho (3), onde o espaço de armazenamento (4) é conectado por meios condutores de fluido de trabalho ao espaço de trabalho (3), o fluido de trabalho pode ser utilizado para aumentar o torque sendo transmitido da direção do espaço de armazenamento (4) para o espaço de trabalho (3) e para reduzir o torque sendo transmitido da direção do espaço de trabalho (3) para o espaço de armazenamento (4), caracterizado pelo fato de que a razão entre o volume do espaço de trabalho (3) para o volume de montagem do acoplamento hidrodinâmico é maior do que 0,26 e menor do que 0,5, onde o volume de montagem do acoplamento hidrodinâmico é definido pelo volume de um cilindro com um diâmetro constante, cujo diâmetro externo corresponde ao diâmetro exterior máximo (DA) do acoplamento hidrodinâmico, e cujo comprimento axial corresponde à máxima extensão axial (Sax) do acoplamento hidrodinâmico e cujo espaço de armazenamento (4) é disposto totalmente radialmente no interior do espaço de trabalho (3).

2. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo de que a razão entre o volume do espaço de armazenamento (4) e o do espaço de trabalho (3) é maior que 0,185.

3. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro transversal do perfil (DP) do arranjo de lâminas da roda de bomba (1.3) e a roda de turbina (2.1) para o diâmetro exterior máximo do perfil (DA) do acoplamento é maior ou igual a 0,89.

4. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a razão entre diâmetro interno do perfil (DI) do arranjo de lâminas de roda de bomba (1.3) ou rodas de turbina (2.1) e o diâmetro do perfil (DP) é inferior a 0,5, especialmente inferior ou igual a 0,485.

5. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a razão da banda de rodagem (T) do arranjo de lâminas de roda de bomba (1.3) e as rodas de turbina (2.1) para o perfil de diâmetro (DP) é maior que 0,16, especialmente maior ou igual a 0,165.

6. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a roda da bomba (1) e da roda da turbina (2) têm um número diferente de lâminas, em especial que a roda da bomba (1) possui uma lâmina a mais que a roda da turbina (2).

7. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de possuir as seguintes características: - a roda de bomba (1) é axialmente ligada a uma concha (1.2), em particular, está parafusada; - a roda de bomba (1) e a concha (1.2) são tão ligadas entre si, onde uma cavidade é formada a qual é incorporada à roda de turbina (2); - a roda de turbina (2) é disposta em uma superfície rígida contra eixo de saída (5), que se estende radialmente para dentro em direção axial através da roda de bomba (1.1) e da concha (1.2); - a roda de bomba (1) é suportada por meio de um rolamento radial (6) no cubo da embreagem, e a concha (1.2) é suportada por meio de um rolamento axial-radial (7) no eixo de saída (5).

8. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a roda de bomba (1.1) e/ou a concha (1.2) têm sobre o seu/sua superfície externa com um cós de superfície de ampliação, para melhor fornecer dissipação de calor.

9. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o eixo de saída (5) é desenvolvido para como um eixo oco que acomoda um eixo.

10. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o eixo de saída (5) pode absorver um eixo que tem um diâmetro igual a 0,21 vezes o Perfil de diâmetro (DP).

11. Acoplamento hidrodinâmico, de acordo com reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o eixo é rotacionalmente bloqueado pelo eixo de saída (5) por meio de uma ligação por chaveta.